JPH02266283A - 自動車の加速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は自動車の加速度の検出を行う検出装置に係り、
より詳細には、自動車の前方に投射された超音波および
電波のそれぞれのドプラ周波数から、加速度の検出を行
う加速度検出装置に関する。

〈従来の技術〉 車の自動走行等の制御を行う際に必要となるデータの１
つに加速度があるが、この加速度の検出を行う方法とし
ては、従来において、一定時間間隔毎のタイヤの回転数
の増減から加速度を算出する方法、あるいはエンジンの
回転数の一定時間間隔毎の増減とギヤ比とに基づいて加
速度を算出する方法が採用されていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記の方法は、左右のタイヤが共に等しい回転数で回転
すること、およびタイヤが空転しないことが前提となっ
ているため、例えばカーブに差し掛かったとき、あるい
は急発進のためタイヤがスリップするとき等では検出精
度が極めて悪くなっていた。また一定時間間隔毎のタイ
ヤやエンジンの回転数の増減に基づいていることから、
検出の時間間隔を短くしようとする場合には、その検出
精度が低下するという問題が生じていた。

本発明は上記課題を解決するため創案されたものであり
、その目的は、短い時間間隔で精度の良い検出結果を得
ることのできる車の加速度検出装置を提供することにあ
る。

〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するため本発明の車の加速度検出装置は
、 自動車の前方に超音波を送波を行うと共に、送波された
超音波の受波を行う送受波器と、送受波器によって受波
された超音波から、そのドプラ周波数を検出する超音波
ドプラ周波数検出部と、 送受波器が超音波の受波を行ったとき、自動車の前方に
電波を送信すると共に、その反射波の受信を行う送受信
器と、 送受信器により受信された電波から、そのドプラ周波数
を検出する電波ドプラ周波数検出部と、電波ドプラ周波
数検出部の出力に従って、自動車の移動速度の演算を行
う第２の速度演算部と、第２の速度演算部によって算出
された速度と超音波ドプラ周波数検出部の出力とから、
超音波の送波時の自動車の速度の演算を行う第１の速度
演算部と、 第１の速度演算部の出力と第２の速度演算部の出力とか
ら、自動車の加速度の演算を行う加速度演算部とを備え
た構成を採用する。

〈作用〉 電波が前方に向かって送信されるときの自動車の速度を
ｖ３ａ、電波が受信されたときの自動車の速度をＶ３ｂ
とし Ｖ３＝Ｖ３　ａ＋Ｖ３　ｂ とすると共に、電波ドプラ周波数検出部の出力であるド
プラ周波数をｆｄ２とすると ｆｄ２＝ｇ　（Ｖ３） なる関係となり、関数ｇは既知である。

一方、電波が送信されて後、受信されるまでの時間が極
めて短いことから Ｖ３ａ　＝　Ｖ３ｂ となる。そのため第２の速度演算部は、速度ν３の演算
を行うと共に、その速度の１７２を算出する。

算出された値をν２とすると、電波は超音波の受波時に
送信されていることから、値ｖ２は超音波の受波時の速
度を示す値となる。

超音波が送波されたときの自動車の速度をＶｌとすると
共に Ｖ４　＝　Ｖｌ　＋　Ｖ２ とし、超音波ドプラ周波数検出部より出力されるドプラ
周波数をｆｄｌ　とすると ｆｄｌ　、　ｈ　（Ｖ４） なる関係となり、関数りは既知である。

このことから、第１の速度演算部は、速度ｖ４の演算を
行った後、第２の速度演算部によって算出された速度ｖ
２を代入することにより、速度ｖ１の算出を行う。

また送受波器は、取り付は高さが既知であり、その俯角
が一定であることから、超音波が送波されて後、受波さ
れるまでの期間は俯角に対応して定まる値となり、その
値をＬｌとすると、加速度演算部は （Ｖ２−　Ｖｌ　）　／ｌｌ を演算し、出力する。

〈実施例〉 第２図は本発明の一実施例の送受波器と送受信器とを示
す説明図である。

図において、路面１４を走る自動車ＩＩの屋根の前部に
は、送受信器１２と送受波器１３とが取り付けられたセ
ンサ箱１０が設けられており、送受信器１２と送受信器
１２とは、それぞれの投射角度が、水平に対しθの角度
となるように設定されている。

第１図は本発明の一実施例の電気的構成を示すブロック
線図である。

送受波器１３の出力は、増幅器１４を介して、超音波ド
プラ周波数検出部１５と時間計測部２２とに導かれてお
り、超音波ドプラ周波数検出部１５の出力は第１の速度
演算部１６に与えられている。そして第１の速度演算部
１６の出力は加速度演算部１７に与えられ、この加速度
演算部１７の出力は、加速度の表示を行う表示部２３、
および加速度の記録を行う記録部２４に導かれている。

送受波器１３からの出力が導かれた送受信器１２の出力
は、増幅器１９を介して電波ドプラ周波数検出部２０に
送出され、電波ドプラ周波数検出部２０の出力は第２の
速度演算部２１に与えられている。そしてこの第２の速
度演算部２１の出力は、第１の速度演算部１６、および
加速度演算部１７に与えられている。また第１の速度演
算部１６と第２の速度演算部２１とには、自動車１１の
車外の温度を検出する温度センサ１８の出力が導かれて
おり、時間計測部２２には、送受波器１３からの出力が
与えられている。

以上の構成において、第１の速度演算部１６、第２の速
度演算部２１、および加速度演算部１７は、ソフトウェ
アによる構成が採用されている。

第３図は主要部の動作のタイミングを示す説明図である
。必要に応じて同図を参照しつつ、本発明の一実施例の
動作について以下に説明する。

送受波器１３は、図示されていないタイマ等によって、
一定の時間間隔毎に超音波の送波を行う構成となってお
り、時刻Ｔ１において超音波が送波されたとする。そし
て送波された超音波は、路面１４の位置Ｐにおいて反射
され、期間ｔ１が経過した時刻Ｔ２において、送受波器
１３により受波されることとなる。

送受信器１２は、超音波を受波したことを示す送受波器
１３からの出力に従い、超音波が受波された時刻Ｔ２に
電波を送信する。送信された電波も、超音波と同様に、
路面１４において反射され、期間ｔ２が経過した時刻Ｔ
３において、送受信器１２により受信される。

時刻Ｔ２における自動車１１の速度をｖ３ａ、時刻Ｔ３
における自動車１１の速度をＶ３ｂとすると共に、電波
ドプラ周波数検出部２０によって検出されるドプラ周波
数をｆｄ２とすると Ｖ３ａ＋Ｖ３ｂ　＝　ｆｄ２　ｘＣ２／（ｆ２　Ｘ　ｃ
ｏｓθ）なる関係が成立する（Ｃ２は電波の伝播速度、
ｆ２は電波の周波数、θは電波の送信方向の水平に対す
る角度を示す）。

第２の速度演算部２１は、温度センサ１８の出力から電
波の伝播速度Ｃ２を算出すると共に、電波ドプラ周波数
検出部２０によって与えられたドプラ周波数ｆｄ２とか
ら、値（Ｖ３ａ＋Ｖ３ｂ　）を算出する（周波数ｆ２と
角度θは、送受信器１２の構成、および取り付は方法か
ら、その値は既知である）。

一方、電波の伝播速度は極めて速いことから、期間ｔ２
は微小な値となるため、期間ｔ２における速度変化は無
視すことのできる値となり Ｖ３ａ　＝　Ｖ３ｂ となる。そのため Ｖ２　　＝　　Ｖ３ａ　　＝　　Ｖ３ｂとすると ν２　＝　ｆｄ２ＸＣ２／（２Ｘｆ２Ｘ　ｃｏｓθ）な
る関係が成立するため、第２の速度演算部２１は、値ｖ
２の算出を行い、第１の速度演算部１６と加速度演算部
１７とに送出する。この値ν２は、超音波が受波された
時刻Ｔ２における自動車１１の速度を示す値となってい
る。

一方、時刻Ｔｌにおける自動車１１の速度をｖｌ、超音
波ドプラ周波数検出部１５によって検出されるドプラ周
波数をｆｄｌ　とすると Ｖｌ　＋　Ｖ２　＝　ｆｄｌ　ｘｃｌ　／（ｆｌ　Ｘ　
ｃｏｓθ）なる関係が成立する（Ｃ１は超音波の伝播速
度、ｆｌは超音波の周波数、θは超音波の送信方向の水
平に対する角度、■２は時刻Ｔ２における自動車１１の
速度を示す）。

第１の速度演算部１６は、温度センサ１８の出力から超
音波の伝播速度ＣＩを算出すると共に、超音波ドプラ周
波数検出部１５によって与えられたドプラ周波数ｆｄｌ
とから、値（Ｖ１＋Ｖ２）を算出（周波数ｆ２と角度θ
は、送受信器１２の構成、および取り付は方法から、そ
の値は既知である）した後、第２の速度演算部２１から
の出力により示される値ｖ２から、時刻ＴＩにおける自
動車１１の速度ｖ１を算出し、加速度演算部１７に送出
する。

一方、時間計測部２２は、超音波が送波された後、受波
されるまでの期間ｔ１の計測を行い、計測結果を加速度
演算部１７に送出するため、加速度演算部１７は、時間
計測部２２からの値をｔｌとするとａ＝　（Ｖ２−　Ｖ
ｌ　）　／　ｔｌ なる演算を行い、値αの算出を行う。そしてこの値αを
、加速度を示す値として、表示部２３と記録部２４とに
送出する。

なお本発明は上記実施例に限定されず、期間ｔ１につい
ては、時間計測部２２によって計測する構成について説
明したが、送受波器１３の高さｈｌ、および角度θが既
知であることから、送受波器１３から位置Ｐまでの距離
をＤｌとすると Ｄｉ　＝　ｈｌ　／　ｓｉｎ　θ となり ｔｌ　　＝　　２ｘＤ１　　／　ＣＩ となるため、この値ｔ１を採用し、時間計測部２２を省
略した構成とすることが可能である。

また角度θについては、既知の値として、第１の速度演
算部１６および第２の速度演算部２１に与える構成につ
いて説明したが、送受波器１３の路面１４からの高さを
Ｈとすると ｔｌ　＝　２Ｘｌｌ　／　（ｓｉｎθＸＣＩ）・−−０
式が成立する（ｔｌは時間計測部２２の出力によって与
えられ、ＣＩは温度センサ１８の出力に基づく演算を行
う）ことから、０式の演算を行う演算部を設けることに
よって角度θの演算を行うと共に、演算結果を第１の速
度演算部１６、第２の速度演算部２１に与えることによ
り、自動車１１が前後方向に傾いた場合に生じる加速度
の検出誤差の補正を行う構成とすることが可能である。

〈発明の効果〉 本発明に係る自動車の加速度検出装置は、自動車の前方
への超音波の送波を行うと共に、その受波を行い、超音
波が受波されたとき電波の送信を行う構成とし、超音波
ドプラ周波数検出部と電波ドプラ周波数検出部とによっ
て検出された各々のドプラ周波数から、超音波の送波時
、および受波時の自動車の速度を算出し、加速度の演算
を行っているため、１回の計測が極めて短い時間で終了
することから、精度の良い加速度の検出を短い時間間隔
で行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気的構成を示すブロック
線図、第２図は本発明の一実施例の送受波器と送受信器
とを示す説明図、第３図は主要部の動作のタイミングを
示す説明図である。 １１・・・自動車 １２・・・送受信器 １３・・・送受波器 １５・・・超音波ドプラ周波数検出部 １６・・・第１の速度演算部 １７・・・加速度演算部 ２０・・・電波ドプラ周波数検出部 ２１・・・第２の速度演算部。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車の前方に超音波の送波を行うと共に、送波
   された超音波の受波を行う送受波器と、前記送受波器に
   よって受波された超音波から、そのドプラ周波数を検出
   する超音波ドプラ周波数検出部と、 前記送受波器が超音波の受波を行ったとき、前記自動車
   の前方に電波を送信すると共に、その反射波の受信を行
   う送受信器と、 この送受信器により受信された電波から、そのドプラ周
   波数を検出する電波ドプラ周波数検出部と、 この電波ドプラ周波数検出部の出力に従って、前記自動
   車の移動速度の演算を行う第２の速度演算部と、 第２の速度演算部によって算出された速度と前記超音波
   ドプラ周波数検出部の出力とから、前記超音波の送波時
   の自動車の速度の演算を行う第１の速度演算部と、 第１の速度演算部の出力と第２の速度演算部の出力とか
   ら、前記自動車の加速度の演算を行う加速度演算部とを
   備えたことを特徴とする自動車の加速度検出装置。